最簡單的有機化合物甲烷.ppt

一 有機物 什么叫有機物 它有哪些組成元素 1 定義 含有碳元素的化合物為有機物 但碳的氧化物 碳酸 碳酸鹽 碳的金屬化合物等看作無機物 一 有機物 2 組成元素 碳 氫 氧 氮 硫 磷 鹵素等 主要元素 其他元素 3 有機物和無機物的比較 很多 3000萬種以上 比有機物少 10萬種左右 多數(shù)難溶于水 易溶于有機溶劑 多數(shù)難溶于有機溶劑 易溶于水 不耐熱 熔點較低 多數(shù)耐熱 難熔化 熔點較高 多數(shù)可以燃燒 多數(shù)不能燃燒 多數(shù)為非電解質(zhì) 多數(shù)是電解質(zhì) 一般比較復(fù)雜 副反應(yīng)多 反應(yīng)速率慢 一般比較簡單 副反應(yīng)少 反應(yīng)速率較快 有機物種類繁多的原因 1 碳原子含有4個價電子 可跟其它原子形成4個共價鍵 2 碳原子易跟多種原子形成共價鍵 碳原子間易形成單鍵 雙鍵 叁鍵 碳鏈 碳環(huán)等多種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)單元 C H H H H H H H C H C C C C 有機物分類 根據(jù)有機物的組成和結(jié)構(gòu)特點 有機物 烴 烷烴 烯烴 炔烴 芳香烴等 烴的衍生物 鹵代烴 醇 酚 羧酸等 高分子化合物 包括人工合成 有機化學(xué)的學(xué)習(xí)方法 三抓 抓結(jié)構(gòu)抓部位抓條件三學(xué)會 模仿推斷接受新信息能力 僅含碳和氫兩種元素的有機物 稱為碳?xì)浠衔?也稱為烴 烴 讀音ting 碳的聲母和氫的韻母的組合 碳 氫 烴 4 烴 通式 CxHy 動動腦 下列物質(zhì)屬于烴的是 H2S C2H2 CH3Cl C2H5OH CH4 H2 金剛石 CH3COOH CO2 C2H4 甲烷在自然界的存在 分子式 CH4 電子式 H H H C H 結(jié)構(gòu)式 1 4 二 甲烷的分子結(jié)構(gòu) 平面 思考 上述結(jié)構(gòu)式是否說明甲烷分子的真實構(gòu)型是以碳原子為中心 四個氫原子為頂點的平面正方形 2 甲烷分子的立體結(jié)構(gòu) 以碳原子為中心 四個氫原子為頂點的正四面體 鍵角 109 28 但由于有機物的立體結(jié)構(gòu)式書寫起來比較費事 為方便起見 一般采用平面的結(jié)構(gòu)式來表示 三 甲烷的物理性質(zhì) 色味的體 密度 溶于水 無 氣 無 比空氣小 極難 推測CH4化學(xué)性質(zhì) 1 CH4有一定的還原性 可被氧化 2 CH4可能容易受熱分解 四 甲烷的化學(xué)性質(zhì) 一 與氧氣反應(yīng) 注意點 甲烷不能使酸性KMnO4褪色 1 點燃前要驗純 瓦斯爆炸 2 寫反應(yīng)連接號時用 3 大多數(shù)的有機物燃燒后都生成CO2和H2O 4 結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定 與強酸 強堿或強氧化劑一般不反應(yīng)如高錳酸鉀 溴水等 遼寧省遼源煤礦瓦斯爆炸現(xiàn)場 CH4爆炸極限 5 15 4 如果一定壓強下溫度高于100 水變?yōu)樗魵?此時CH4燃燒前后體積不變 在空氣中燃燒 火焰呈淡藍(lán)色 CH4 H2S H2等氣體 固態(tài)硫 液態(tài)酒精空氣中燃燒 火焰呈藍(lán)色 CO CH4檢驗 甲烷安靜地燃燒 產(chǎn)生淡藍(lán)色的火焰 若在火焰上方罩一干燥燒杯 燒杯內(nèi)壁變模糊 直立 加少量石灰水變渾濁 聯(lián)系 在隔絕空氣并加熱至1000 的高溫下 甲烷分解 2 甲烷的受熱分解 可以用于制造顏料 油墨 油漆等 甲烷不能與KMnO4溶液 溴水等強氧化劑反應(yīng) 現(xiàn)象 對強氧化劑的穩(wěn)定性 溶液顏色沒有變化 結(jié)論 實驗 2 甲烷與氯氣的反應(yīng) 現(xiàn)象 量筒中淡黃綠色消失 內(nèi)壁有油狀液體 量筒內(nèi)的液面上升 實驗 甲烷與氯氣在光照條件下的反應(yīng) 思考討論 1 為什么氣體顏色會變淺甚至褪去 有油滴出現(xiàn) 2 為什么量筒中的液面上升 3 甲烷和氯氣反應(yīng)會有哪些鍵發(fā)生斷裂和形成 4 二氯甲烷有幾種 結(jié)論 1 甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)2 生成氯化氫極易溶于水 氣體體積減小 壓強減小 3 碳?xì)滏I斷裂 氯氯鍵斷裂4 二氯甲烷只有一種 4 取代反應(yīng) 試管內(nèi)水面上升 試管內(nèi)Cl2的黃綠色逐漸消失 試管內(nèi)壁出現(xiàn)油狀液滴 注意 裝置要放在光亮的地方 取代反應(yīng) 有機物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所代替的反應(yīng) 現(xiàn)象 一氯甲烷的形成 甲烷的結(jié)構(gòu)式形成鹵代物的歷程 二氯甲烷的形成 三氯甲烷的形成 四氯甲烷的形成 CH4 Cl2 CH2Cl2 HCl CHCl3 HCl CCl4 HCl CH3Cl HCl 產(chǎn)物為混合物 問題 甲烷與氯氣反應(yīng)的產(chǎn)物有幾種 甲烷與氯氣反應(yīng) 共得到5種產(chǎn)物 其中一氯甲烷和氯化氫是氣態(tài) 二氯甲烷 三氯甲烷 和四氯甲烷為液態(tài) 而氯化氫易溶于水 其余難溶于水 反應(yīng)條件 光照 室溫下在暗處不發(fā)生反應(yīng) 反應(yīng)物質(zhì) 純鹵素單質(zhì) 如甲烷與氯水 溴水不反應(yīng) 與Cl2 溴蒸氣光照條件下發(fā)生取代反應(yīng) 甲烷分子中的四個氫原子可逐一被取代 故甲烷的鹵代物并非一種 而是幾種鹵代物的混合物 注意 取代反應(yīng)與置換反應(yīng)的區(qū)別 取代反應(yīng) 適用于有機反應(yīng) 適用于無機反應(yīng) 反應(yīng)物 生成物中不一定有單質(zhì) 反應(yīng)物 生成物中一定有單質(zhì) 逐步取代 很多反應(yīng)是可逆的 反應(yīng)一般是單向進(jìn)行 反應(yīng)能否進(jìn)行受催化劑 溫度 光照等外界條件影響較大 在水溶液中進(jìn)行的置換反應(yīng)遵循金屬或非金屬的活動順序 置換反應(yīng) 討論 練習(xí) 1 寫出甲烷與溴蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式 CH4 Br2CH3Br HBr CH2Br2 HBr CHBr3 HBr CBr4 HBr 2 在光照條件下 將等體積的甲烷和氯氣混合 得到的產(chǎn)物中物質(zhì)的量最多的是 A CH3ClB CH2Cl2C CCl4D HCl D B 總體 燃燒反應(yīng)取代反應(yīng)受熱分解 性質(zhì)較穩(wěn)定 練習(xí) 4 甲烷是一種 的氣體 標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度 其分子呈 結(jié)構(gòu) 電子式 化學(xué)性質(zhì)比較 5 與甲烷的分子結(jié)構(gòu)相同的物質(zhì)是 A NH3B CCl4C CH2Cl2D H2O6 將下列氣體通入酸性高錳酸鉀 酸性高錳酸鉀褪色的是 A CH4B CO2C SO2D H2 無色 無味 0 714g L 正四面體 穩(wěn)定 B C B 練習(xí) 8 1mol甲烷完全與氯氣發(fā)生取代反應(yīng) 若要制得等物質(zhì)的量的4種鹵代產(chǎn)物 需氯氣多少摩爾 2 5mol 7 向下列物質(zhì)的水溶液中加入AgNO3溶液 有白色沉淀產(chǎn)生的是 l a l l l 練習(xí) 9 下列事實能證明甲烷分子中是以C原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)的是 ACH3Cl只代表一種物質(zhì)BCH2Cl2只代表一種物質(zhì)CCHCl3只代表一種物質(zhì)DCCl4只代表一種物質(zhì) B 課堂習(xí)題 1 2003年我國完成了具有劃時代意義的西氣東輸工程 天然氣是一種清潔的能源 其主要成分是 有報道說 使用天然氣對提高人的生活質(zhì)量有以下好處 可有效減少空氣污染 提高空氣質(zhì)量 可大大減輕水陸運輸?shù)膲毫?可以控制溫室氣體的排放 減少溫室效應(yīng) 天然氣無毒 泄露不具有危險性 你認(rèn)為其中不合適的宣傳有 填序號 理由是 CH4 CH4燃燒生成CO2 而且CH4也能造成溫室效應(yīng) 比CO2更嚴(yán)重 天然氣主要成分是甲烷 有一部分有毒 如果泄露也會有危險 會發(fā)生爆炸 四 甲烷的用途及前景 燃燒放熱 做氣體燃料 甲烷取代反應(yīng)的產(chǎn)物都是很好的有機溶劑 天然氣的應(yīng)用 西氣東輸工程沼氣池的應(yīng)用 熱分解產(chǎn)物炭黑是橡膠工業(yè)的重要原料 也可用于制造顏料 油墨 和油漆等 甲烷是池沼底部產(chǎn)生的沼氣和煤礦的坑道所產(chǎn)生的氣體的主要成分 這些甲烷都是在隔絕空氣的情況下 由植物殘體經(jīng)過微生物發(fā)酵的作用而生成的 天然氣的主要成分是甲烷 天然氣是當(dāng)今世界上最重要的氣體化石燃料 我國是最早利用天然氣的國家 天然氣 據(jù)了解 作為西氣東輸主供氣源 塔里木氣田擁有天然氣資源量五千二百六十七億立方米 截至去年底 累計探明天然氣地質(zhì)儲量六千二百二十四億立方米 在年輸氣二百億立方米的前提下 有能夠穩(wěn)定供氣三十年的資源保證 千年的希望 可燃冰 可燃冰是天然氣 甲烷等 的水合物 它易燃燒 外形似冰 被稱為 可燃冰 可燃冰 儲量較大 可燃冰將成為最理想替代能源 可燃冰的分布 制取原料 無水醋酸鈉固體 堿石灰 反應(yīng)原理 排水集氣法 向下排空氣法 CaO作用疏松有益外逸 抗蝕 吸水 收集方法 五 甲烷的實驗室制法 結(jié)構(gòu)歷程 第三章有機化合物 第一節(jié)最簡單的有機化合物 甲烷 第二課時 4 烷烴的命名 習(xí)慣命名法 以烷烴分子中碳原子數(shù)命名 按分子中的碳原子數(shù)稱為 某烷 碳原子數(shù)在10以內(nèi)用 天干數(shù)字 表示 天干 甲 乙 丙 丁 戊 己 庚 辛 壬 癸 碳原子數(shù)在10以上用中文數(shù)字表示 與甲烷結(jié)構(gòu)相似的有機物還有很多 請你觀察下列有機物的結(jié)構(gòu) 試歸納出它們在結(jié)構(gòu)上的特點 學(xué)與問 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 二 烷烴 1 以上各結(jié)構(gòu)中 原子間均以共價單鍵結(jié)合 每個碳原子的化合價都已充分利用 都達(dá)到 飽和 這樣的烴叫做飽和烴 又叫烷烴 要點 1 碳碳單鍵 2 鏈狀 3 飽和 每個碳原子都形成四個單鍵 結(jié)構(gòu)簡式 HHHHH H C C C C C H HH C HHHH H 或者 CH3CH CH3 CH2CH2CH3 分子式 結(jié)構(gòu)式 2 有機物的表示方法 例 C6H14 結(jié)構(gòu)簡式 幾種烷烴對應(yīng)的結(jié)構(gòu)簡式 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH CH3 CH3 想一想 甲烷CH4乙烷CH3CH3丙烷CH3CH2CH3丁烷CH3CH2CH2CH3戊烷CH3 CH2 3CH3癸烷CH3 CH2 8CH3十七烷CH3 CH2 15CH3若把碳原子數(shù)定為n 則通式為 烷烴的通式 鏈狀 CnH2n 2 想一想 甲烷CH4即HCH2H乙烷CH3CH3即HCH2CH2H丙烷CH3CH2CH3即HCH2CH2CH2H丁烷CH3CH2CH2CH3戊烷CH3 CH2 3CH3癸烷CH3 CH2 8CH3十七烷CH3 CH2 15CH3分析上述式子 你還可以發(fā)現(xiàn)什么 5 同系物 同系物的特點 結(jié)構(gòu)相似 組成 相差一個或若干個CH2原子團(tuán) 結(jié)構(gòu)相似 在分子組成上相差一個或若干個 CH2 原子團(tuán)的物質(zhì)互相稱為同系物 如 烷烴中的甲烷 乙烷 十七烷等 它們互為同系物 練一練 下列物質(zhì)中屬于同系物的是CH2 CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3CH4CH3 CH2 5CH3 下列物質(zhì)是否互為同系物 與CH4 與 是 是 CH3 CH2 CH3 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 下列哪組是同系物 A CH3CH2CH2CH3CH3CH CH3 CH3B CH3CH3CH3CH CH3 CH3CH2C CH3 CH CH2CH2CH2 練習(xí) B 7 烷烴同系物的物性遞變 逐漸升高 氣液固 逐漸增大 什么原因 結(jié)構(gòu)相似的分子隨相對分子質(zhì)量的逐漸增大范德華力逐漸增大 規(guī)律 烷烴1 均不溶于水 且密度比水小 2 烷烴隨著分子中碳原子數(shù)的遞增 烷烴熔點和沸點逐漸升高 常溫下 n 4時 均為氣態(tài) 5 n 16 均為液態(tài) n 17時 均為固態(tài)3 烷烴隨著分子中碳原子數(shù)的遞增 烷烴的相對密度逐漸增大 8 烷烴的化學(xué)性質(zhì)與甲烷相似 通常狀況下很穩(wěn)定 跟 等不發(fā)生反應(yīng) 能發(fā)生 強酸 強堿 酸性KMnO4 溴水 在空氣中能點燃 較高溫度下能分解 光照下能與Cl2 Br2蒸氣等反應(yīng) CnH2n 2 O2nCO2 n 1 H2O 均不能使酸性KMnO4溶液褪色 不和強酸強堿反應(yīng) 取代反應(yīng) 需光照 需純鹵素 產(chǎn)物復(fù)雜 氧化反應(yīng) 練習(xí) 請寫出下列物質(zhì)的分子式 小球代表H 大球代表C 分子式 C4H10 正丁烷 異丁烷 思考 二者是否互為同系物 問題 支鏈越多 熔點沸點越低 1 什么是同分異構(gòu)體現(xiàn)象 同分異構(gòu)體 2 同分異構(gòu)體的熔點沸點有何規(guī)律 三 同分異構(gòu)現(xiàn)象與同分異構(gòu)體 1 同分異構(gòu)現(xiàn)象 化合物具有相同的分子式 但具有不同的結(jié)構(gòu)現(xiàn)象 叫做同分異構(gòu)現(xiàn)象 2 同分異構(gòu)體 具有同分異構(gòu)體現(xiàn)象的化合物互稱為同分異構(gòu)體 3 理解 三個相同 分子組成相同 分子量相同 分子式相同 二個不同 結(jié)構(gòu)不同 物理性質(zhì)不同 質(zhì)子數(shù)等 中子數(shù)不等 原子之間 原子 氕 氚 同一元素形成的不同單質(zhì) 單質(zhì) O2 O3 結(jié)構(gòu)相似 組成上差一個或n個CH2 有機化合物 C2H6 C4H10 相同分子式 不同結(jié)構(gòu)的化合物 有機化合物 CH3 CH2 3CH3 C CH3 4 4 四同比較 例1 下列物質(zhì)屬于同位素的是 屬于同素異形體的是 屬于同系物的